RU2501890C1 — Электролизер для получения водорода и кислорода из воды — Google Patents
Publication number RU2501890C1 RU2501890C1 RU2012119503/02A RU2012119503A RU2501890C1 RU 2501890 C1 RU2501890 C1 RU 2501890C1 RU 2012119503/02 A RU2012119503/02 A RU 2012119503/02A RU 2012119503 A RU2012119503 A RU 2012119503A RU 2501890 C1 RU2501890 C1 RU 2501890C1 Authority RU Russia Prior art keywords water anode cathode oxygen electrolyte Prior art date 2012-05-11 Application number RU2012119503/02A Other languages English ( en ) Other versions RU2012119503A ( ru Inventor Владимир Васильевич Баранников Константин Геннадьевич Большаков Дмитрий Геннадьевич Кондратьев Андрей Васильевич Потанин Евгений Геннадьевич Шихов Original Assignee Открытое акционерное общество «УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ» Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2012-05-11 Filing date 2012-05-11 Publication date 2013-12-20 2012-05-11 Application filed by Открытое акционерное общество «УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ» filed Critical Открытое акционерное общество «УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ» 2012-05-11 Priority to RU2012119503/02A priority Critical patent/RU2501890C1/ru 2013-11-20 Publication of RU2012119503A publication Critical patent/RU2012119503A/ru 2013-12-20 Application granted granted Critical 2013-12-20 Publication of RU2501890C1 publication Critical patent/RU2501890C1/ru
Links
Images
Classifications
-
- Y — GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02 — TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E — REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00 — Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30 — Hydrogen technology
- Y02E60/36 — Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды. Электролизер включает корпус, размещенные в нем последовательно соединенные между собой ячейки, состоящие из катода, анода, размещенной между ними газозапорной мембраны, насосы для циркуляции щелочного электролита, емкости с щелочным электролитом, систему подачи воды, устройство для отделения кислорода от паров воды и щелочи и устройство для отделения водорода от паров воды и щелочи. Анод каждой из ячеек выполнен в виде трубы из сетчатого материала, а катод — в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала. Причем анод и катод каждой из ячеек размещены вплотную к газозапорной мембране с образованием катодной газовой полости между внешней стороной катодов и корпусом, соединенной с емкостью гидрозатвора, емкостью щелочного электролита и устройством для отделения водорода от паров воды и щелочи. Ячейки соединены анодными полостями с теплообменником и с емкостью щелочного электролита, которая, в свою очередь, соединена с устройством для отделения кислорода от паров воды и щелочи и системой подачи воды. Изобретение обеспечивает снижение потребляемой мощности, повышение производительности, надежности и безопасности эксплуатации. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к технологии электрохимических производств, а именно к устройствам для получения водорода и кислорода методом электролиза воды.
Известен электролизер воды трубчатого типа по патенту РФ на изобретение №2258767 (класс МПК С25В 1/04, приоритет 19.03.2003 г.) для получения водорода и кислорода путем электролиза воды, который содержит герметичную емкость с электродами, крышку, входные и выходные трубки. Электролизер снабжен регулятором уровня жидкости, выполненным в форме трубки, соединенной с герметичной емкостью, заполненной дистиллированной водой, с возможностью автоматического регулирования уровня жидкости в емкости электролизера при помощи вакуумного клапана. Электролизер соединен с емкостью жидкой щелочи через дозатор, снабженный соленоидом и реле времени. Электролизер соединен также с горелкой при помощи выходных труб, расположенных на разных уровнях и выполненных с возможностью раздельного извлечения из воды водорода и кислорода, полученных в процессе электролиза и перемещения их при помощи вакуум-насосов.
Недостатком данного электролизера является низкие производительность, надежность и долговечность.
Конструкция электролизера по патенту США на изобретение №7510633 (класс МПК С25В 1/10, приоритет 21.02.2003 г.) для получения водорода и кислорода, принятая за прототип, включает в себя катод трубчатой формы, анод — в виде стержня, мембрану, анодную и катодную полость с электролитом, водородный и кислородный коллектор, насос для электролита.
Перед началом работы электролизера, в анодную и катодную полости ячейки между которыми установлена мембрана, подается раствор электролита. Затем на электроды подается электрическая нагрузка. Электролит в анодной и катодной полости ячейки циркулирует при помощи насоса. Газовые пузыри, выделившиеся на электродах, совместно с электролитом, покидают ячейку через газовые каналы. Далее в кислородной и водородной емкостях газ отделяется от электролита, после чего газ поступает в баллон (либо иную емкость), а электролит собирается в общую емкость и с помощью насоса используется в дальнейшей работе.
Недостатками данного устройства являются:
— излишние энергетические затраты, из-за наличия расстояния между электродами (за счет анодной и катодной полостей), следовательно и рост сопротивления, что увеличивает потребляемую мощность и снижает производительность устройства;
— наличие высоких токов утечки, так как использование в конструкции электролизера общего электролитного коллектора заполненного раствором электролита, снижает производительность в целом всей установки.
Задачей заявляемой конструкции электролизера для получения водорода и кислорода из воды (водного раствора щелочи), является снижение потребляемой мощности, повышение производительности, а также надежности и безопасности в эксплуатации.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в электролизере для получения водорода и кислорода из воды включающем ряд последовательно соединенных ячеек, состоящих из катодов трубчатой формы, анодов выполненных в виде трубы, мембраны между катодом и анодом, исключающей смешивание выделившихся газов, анодной и катодной полостей, насосов для циркуляции электролита, емкости с щелочным электролитом, устройств для отделения газов от электролита, согласно заявляемой конструкции электролизера для получения водорода и кислорода из воды, набор из нескольких ячеек помещен в корпус. Анод и катод в ячейке плотно прилегают к газозапорной мембране, в качестве анода используется труба, выполненная из сетчатого материала (для легкого прохождения выделившегося анодного газа через анод), а в качестве катода — полый цилиндр из пористого гидрофобизированного материала. Анодные полости ячеек, заполненные электролитом, последовательно соединены между собой и с емкостью щелочного электролита, которая в свою очередь соединена с устройством для отделения кислорода от паров воды и щелочи, системой подачи воды и теплообменником. Катодная полость образована внешней стороной катодов ячеек и корпусом. Она не заполнена электролитом, является газовой и соединена с емкостью гидрозатвора и устройством для отделения водорода от паров щелочи и воды. Движение электролита в анодной полости осуществляется за счет эффекта «аэролифта». Для снижения напряжения электролизера, и, как следствие, уменьшения энергетических затрат, на поверхность анода и внутреннюю поверхность катода может быть нанесен катализатор.
Существенным отличием заявляемого устройства является то, что электроды плотно прилегают к газозапорной мембране, а анодная полость представляет собой трубу, заполненную электролитом. Также в данной конструкции хоть и находится общий электролитный коллектор, образованный соединением анодных полостей ячеек друг с другом, но в связи с тем, что выделившийся газ вспенивает электролит, площадь сечения электролитного моста в местах соединения ячеек-электролизеров значительно меньше, что в значительной степени снижает токи утечки и как следствие, энергозатраты, увеличивая производительность установки в целом. Кроме того, предлагаемая конструкция легко размещается в трубе небольшого диаметра, которая является одновременно и корпусом, обеспечивая повышенную прочность при незначительной толщине стенки и, соответственно, способствует снижению массы электролизера.
Между собой ячейки могут быть электрически соединены последовательно или параллельно. Последовательное соединение предпочтительней.
На фиг.1 изображено заявляемое устройство, на фиг.2 на виде А-А показан корпус и ячейка в разрезе.
Заявляемая конструкция электролизера для получения водорода и кислорода из воды включает в себя следующие элементы: корпус (1) в виде трубы, например, круглого сечения, размещенные в нем ячейки (2), соединенные между собой последовательно. Емкость с раствором щелочного электролита (3) в которой с помощью насоса подающего воду (4), поддерживается необходимая для работы электролизера концентрация электролита, поступающего с помощью насоса (5) из гидрозатвора (емкости с конденсатом и раствором щелочи) (6). Электролит для поддержания рабочей температуры электролизера, циркулируя через теплообменник (7), подается в ячейки (2). Для циркуляции электролита, в случае необходимости, включается насос (8). Устройство для отделения водорода от щелочи и паров воды (9) соединено с гидрозатвором (6) и катодной полостью (10) заявляемого электролизера. Устройство для отделения кислорода от щелочи и паров воды (11) соединено с емкостью с раствором щелочного электролита (3). На корпусе установлены токовыводы (12) для подачи нагрузки.
На фиг.2 (вид А-А) в разрезе показан корпус (1), например, круглого сечения, находящаяся в нем ячейка (2), представляющая собой катод (13) в виде цилиндра из пористого гидрофобизированного материала, анод (14) в виде трубы и расположенную между ними без зазора газозапорную мембрану (15). В анодной полости (16) ячейки (2) находится электролит, а внешняя сторона катодов (13) ячеек (2) и корпус (1) образуют катодную полость (10) электролизера.
Заявляемое устройство работает следующим образом. В корпусе (1) ячейки (2), число которых определяется необходимой производительностью электролизера, соединены между собой электрически последовательно. Кроме того, ячейки (2) последовательно соединяются между собой и по анодной полости (16), в которой циркулирует электролит. Катодная полость электролизера (10) является газовой, на дне которой собирается конденсат и раствор электролита, просочившийся через поры катода (13). Циркуляция электролита происходит за счет движения выделяемого при электролизе газа (эффект аэролифта) и при недостаточной подъемной силе возможно включение насоса (8). Для поддержания определенной рабочей температуры электролизера, электролит проходит через теплообменник (7). Электролит в виде пены попадает в емкость с раствором электролита (3), откуда, освободившись от газа, заново попадает в ячейки (2). Выделяясь, катодный газ насыщается парами воды и частично выносит щелочь из электролизера, некоторая часть которой конденсируется на стенках корпуса (1). Затем конденсат стекает в емкость гидрозатвора (6), далее при помощи насоса (5) перекачивается в емкость с раствором щелочного электролита (3). Для поддержания заданной концентрации электролита в анодных полостях (16) ячеек (2) в емкость с раствором щелочного электролита (3) подается вода при помощи насоса (4). Наработанные водород и кислород отводятся из электролизера для дальнейшего их использования, предварительно удаляя из них остатки щелочи и пары воды, соответственно в устройствах (9) и (11).
В качестве материала для анода была применена никелевая сетка с нанесенным на нее катализаторм — серебром, для катода полый цилиндр из пористого никеля, покрытый с внутренней стороны платино-родиевым катализатором, а газозапорной мембраны — кремнесодержа-щий волокнистый материал с добавлением фторопласта.
Как показали испытания, использование заявляемой конструкции электролизера позволяет:
— снизить до 7% потребляемую мощность и до 5% повысить производительность. Это достигается в заявляемой конструкции электролизера за счет плотного прилегания электродов (анода и катода) к газозапорной мембране и сокращения площади сечения электролитного моста в местах соединения ячеек, за счет того, что выделившийся в процессе работы электролизера газ вспенивает электролит в общем электролитном коллекторе. Это позволяет в значительной степени снизить токи утечки и, как следствие, энергозатраты, тем самым увеличивая производительность установки в целом;
— за счет использования единого корпуса, в котором размещаются ячейки, конструкция содержит меньше соединительных элементов вне корпуса электролизера, что позволяет снизить массо-габаритные характеристики, повысить надежность и безопасность электролизера в эксплуатации.
Claims ( 5 )
1. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды, включающий последовательно соединенные между собой ячейки, состоящие из катода, анода, размещенной между ними газозапорной мембраны, исключающей смешивание выделившихся газов, насосы для циркуляции щелочного электролита, емкости с щелочным электролитом, систему подачи воды, устройство для отделения кислорода от паров воды и щелочи и устройство для отделения водорода от паров воды и щелочи, отличающийся тем, что он снабжен корпусом для размещения в нем соединенных последовательно между собой ячеек, анод каждой из ячеек выполнен в виде трубы из сетчатого материала, а катод — в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала, причем анод и катод каждой из ячеек размещены вплотную к газозапорной мембране с образованием катодной газовой полости между внешней стороной катодов и корпусом, соединенной с емкостью гидрозатвора, емкостью щелочного электролита и устройством для отделения водорода от паров воды и щелочи, при этом ячейки соединены анодными полостями с теплообменником и с емкостью щелочного электролита, которая, в свою очередь, соединена с устройством для отделения кислорода от паров воды и щелочи и системой подачи воды.
2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что ячейки электрически соединены последовательно.
3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что на поверхность анода и внутреннюю поверхность катода ячеек нанесены катализаторы.
4. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала катода ячеек использован пористый гидрофобизированный никель.
5. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что анод выполнен из никелевой сетки.
RU2012119503/02A 2012-05-11 2012-05-11 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды RU2501890C1 ( ru )
Priority Applications (1)
Application Number Priority Date Filing Date Title RU2012119503/02A RU2501890C1 ( ru ) 2012-05-11 2012-05-11 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды Applications Claiming Priority (1)
Application Number Priority Date Filing Date Title RU2012119503/02A RU2501890C1 ( ru ) 2012-05-11 2012-05-11 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды Publications (2)
Publication Number Publication Date RU2012119503A RU2012119503A ( ru ) 2013-11-20 RU2501890C1 true RU2501890C1 ( ru ) 2013-12-20 Family
ID=49555043
Family Applications (1)
Application Number Title Priority Date Filing Date RU2012119503/02A RU2501890C1 ( ru ) 2012-05-11 2012-05-11 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды Country Status (1)
Country Link RU ( 1 ) RU2501890C1 ( ru ) Cited By (4)
* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title RU170311U1 ( ru ) * 2016-10-10 2017-04-21 Общество с ограниченной ответственностью «Завод электрохимических преобразователей» (ООО «ЗЭП») Электролизер для получения водорода и кислорода из воды RU2623437C1 ( ru ) * 2016-08-15 2017-06-26 Общество с ограниченной ответственностью «Завод электрохимических преобразователей» (ООО «ЗЭП») Электролизер для получения водорода и кислорода из воды RU2629561C1 ( ru ) * 2016-12-07 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Электролизер и каскад электролизеров RU2660440C1 ( ru ) * 2018-02-26 2018-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» Устройство для электролиза водно-солевых растворов Citations (4)
* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title RU2153539C2 ( ru ) * 1996-07-25 2000-07-27 Закрытое акционерное общество Инвестиционная компания «ФАУНД» Устройство для получения кислорода и водорода RU2258767C2 ( ru ) * 2003-03-19 2005-08-20 Сташевский Иван Иванович Электролизер воды US7510633B2 ( en ) * 2003-02-21 2009-03-31 Avalence Llc Electrolyzer apparatus and method for hydrogen and oxygen production US20100276299A1 ( en ) * 2009-04-30 2010-11-04 Gm Global Technology Operations, Inc. High pressure electrolysis cell for hydrogen production from water - 2012
- 2012-05-11 RU RU2012119503/02A patent/RU2501890C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title RU2153539C2 ( ru ) * 1996-07-25 2000-07-27 Закрытое акционерное общество Инвестиционная компания «ФАУНД» Устройство для получения кислорода и водорода US7510633B2 ( en ) * 2003-02-21 2009-03-31 Avalence Llc Electrolyzer apparatus and method for hydrogen and oxygen production RU2258767C2 ( ru ) * 2003-03-19 2005-08-20 Сташевский Иван Иванович Электролизер воды US20100276299A1 ( en ) * 2009-04-30 2010-11-04 Gm Global Technology Operations, Inc. High pressure electrolysis cell for hydrogen production from water Cited By (4)
* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title RU2623437C1 ( ru ) * 2016-08-15 2017-06-26 Общество с ограниченной ответственностью «Завод электрохимических преобразователей» (ООО «ЗЭП») Электролизер для получения водорода и кислорода из воды RU170311U1 ( ru ) * 2016-10-10 2017-04-21 Общество с ограниченной ответственностью «Завод электрохимических преобразователей» (ООО «ЗЭП») Электролизер для получения водорода и кислорода из воды RU2629561C1 ( ru ) * 2016-12-07 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Электролизер и каскад электролизеров RU2660440C1 ( ru ) * 2018-02-26 2018-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» Устройство для электролиза водно-солевых растворов Also Published As
Publication number Publication date RU2012119503A ( ru ) 2013-11-20 Similar Documents
Publication Publication Date Title RU2501890C1 ( ru ) 2013-12-20 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды JP7136919B2 ( ja ) 2022-09-13 水素の製造方法 JP2005535783A ( ja ) 2005-11-24 電解方法及び装置 CN110820007A ( zh ) 2020-02-21 一种pbi质子交换膜电解模组及海水电解制氢装置 CN212103028U ( zh ) 2020-12-08 一种pbi质子交换膜电解模组及海水电解制氢装置 RU2623437C1 ( ru ) 2017-06-26 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды EA023659B1 ( ru ) 2016-06-30 Электролизер со спиральным впускным шлангом JPWO2018139597A1 ( ja ) 2019-06-27 電解槽、電解装置、電解方法 JP2012046797A ( ja ) 2012-03-08 水電解システム CN201809447U ( zh ) 2011-04-27 一种从氰化贵液中电解金的柱状膜电解槽 RU2516150C2 ( ru ) 2014-05-20 Установка для получения продуктов анодного окисления растворов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов JP6499151B2 ( ja ) 2019-04-10 電解槽 RU169334U1 ( ru ) 2017-03-15 Металло-воздушный электрохимический элемент JP2007059196A ( ja ) 2007-03-08 発電システム CN111005030B ( zh ) 2021-05-07 一种电化学臭氧发生装置 JP6503054B2 ( ja ) 2019-04-17 電解水生成装置、電極ユニット、および電解水生成方法 CN211546681U ( zh ) 2020-09-22 双层无隔膜式电解装置 CN220284244U ( zh ) 2024-01-02 一种电解水制氢控制装置 CN216947231U ( zh ) 2022-07-12 一种用于二氧化碳电解的电解池结构 CN216808974U ( zh ) 2022-06-24 一种电解制氧装置 CN115094483B ( zh ) 2024-02-06 电解水制备、收集氢气的装置 RU170311U1 ( ru ) 2017-04-21 Электролизер для получения водорода и кислорода из воды CN218291133U ( zh ) 2023-01-13 一种电解装置 CN218710887U ( zh ) 2023-03-24 一种电解水制氢设备 RU168370U1 ( ru ) 2017-01-31 Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов Legal Events
Effective date: 20200512
Электролиз воды в промышленных генераторах водорода
это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает только под действием электричества. В промышленных генераторах водорода для получения водорода и кислорода проводят электролиз воды. Для протекания реакции необходимо поместить в электролит два электрода, подключенных к источнику питания постоянного тока:
- Анод — электрод к которому подключен положительный проводник;
- Катод — электрод к которому подключен отрицательный проводник.
ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ
Под действием электрического тока вода разделяется на составляющие ее молекулы: водород и кислород. Отрицательно заряженный катод притягивает катионы водорода а положительно заряженный анод — анионы ОН — .
Деминерализованная вода, используемая в промышленных электролизных установках сама по себе является слабым электролитом, поэтому в нее добавляют сильные электролиты для увеличения проводимости электрического тока. Зачастую выбирают электролиты с меньшим катионным потенциалом, чтобы исключить конкуренцию с катионами водорода : KOH или NaOH. Электрохимическая реакция протекающая на электродах выглядит следующим образом:
- Реакция на аноде: 2H2O → O2 + 4H + + 4e − — выделение кислорода;
- Реакция на катоде: 2H2O + 2e − → H2 + 2OH − — выделение водорода.
Далее, чтобы получить чистый водород и кислород, требуется разделить газы образующиеся на электродах, и для этого применяют разделительные ионно-обменные мембраны (см. рисунок). Количество получаемого водорода в два раза больше получаемого кислорода и поэтому давление в водородной полости поднимается в два раза быстрее. Для уравнивания давления в полостях применяют уравнивающую давление мембрану на выходе из электролизера, которая предотвращает передавливание водорода в полость кислорода через каналы предназначенные для циркуляции электролита.
Данный метод является наиболее применяемым методом в промышленности и позволяет получать газообразный водород с КПД от 50 до 70% производительностью до 500 м 3 /час при удельных энергозатратах 4,5-5,5 Н2м 3 /кВт-ч.
ЭЛЕКТРОЛИЗ НА ТПЭ
В настоящий момент к наиболее эффективным методом разделения можно отнести электролиз с применением твердо-полимерных электролитов на основе перфторированной ионно обменной мембраны.
Данный тип электролизеров позволяет получать водород с КПД до 90% и является наиболее экологичным. Электролизеры с ТПЭ дороже щелочных в 6-7 раз и поэтому пока не получили свое распространение в промышленности.
Получение водорода электролизом воды
Получение чистого водорода путем электролиза воды — самая очевидная и эффективная технология, и один из наиболее перспективных способов получения альтернативного топлива. Водород добывают из любого водного раствора, а при сгорании он превращается обратно в воду.
По сравнению с прочими методами получения водорода, электролиз воды отличается целым рядом преимуществ. Во-первых, в ход идет доступное сырье — деминерализованная вода и электроэнергия. Во-вторых, во время производства отсутствуют загрязняющие выбросы. В-третьих, процесс целиком автоматизирован. Наконец, на выходе получается достаточно чистый (99,99%) продукт. Из всех методов электролиза наиболее перспективным считают высокотемпературный электролиз (себестоимость водорода от 2,35 до 4,8 $/кг). Его следует иметь на технологическом вооружении, поскольку при определенных экономических условиях он может быть использован в крупнопромышленном масштабе.
Электролизом воды называется физико-химический процесс, при котором под действием постоянного электрического тока дистиллированная вода разлагается на кислород и водород. В результате разделения на части молекул воды, водорода по объему получается вдвое больше, чем кислорода. Эффективность электролиза такова, что из 500 мл воды получается около кубометра обоих газов с затратами около 4 квт/ч электрической энергии.
Технологический ток для протекания процесса электролиза воды для получения водорода и кислорода получается, как правило, при помощи промышленного выпрямителя с необходимыми рабочими параметрами, Обычно это напряжение до 90В и силой тока до 1500 А. Подходящим агрегатом является Пульсар СМАРТ.
На электронном дисплее выпрямителя Пульсар СМАРТ или в специальном ПО для компьютера можно контролировать все стадии процесса производства, что позволяет оператору следить за параметрами, и круглосуточно журналировать протекание технологического процесса. Полностью автоматическая работа, включающая непрерывный мониторинг всех параметров для безаварийного функционирования без надзора оператора. Все параметры, касающиеся напряжения и силы тока постоянно измеряются и контролируются микропроцессором выпрямителя. Более того, все контролируемые параметры фиксируются устройством, которое в случае сбоя или отклонения может автоматически остановить процесс и сигнализирует об этом при помощи световой колонны.
Выпрямители тока серии Пульсар СМАРТ разработаны в соответствии с самыми высокими требованиями промышленной эффективности и международными стандартами. При этом технологическое программное обеспечение допускает гибкую адаптацию к требованиям Заказчика, и постоянно совершенствуется.
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Водород из воды: просто и дешево
Российский исследователь сконструировал электролизер, позволяющий получать водород из воды, затрачивая на это очень мало энергии.
Российский исследователь сконструировал электролизер, позволяющий получать водород из воды, затрачивая на это очень мало энергии.
Водород — экологически чистый энергоноситель, к тому же практически неисчерпаемый. Согласно расчетам, из 1 л воды можно получить 1234, 44 л водорода. Однако переход энергетики на водородное топливо тормозят большие затраты энергии, необходимые для получения водорода из воды. Процесс электролиза идет при напряжении 1,6—2,0 В и силе тока в десятки и сотни ампер. Самые современные электролизеры расходуют на получение кубометра водорода больше энергии, чем можно получить при его сжигании (4 и 3,55 кВт.ч соответственно). Проблему уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды решают многие лаборатории мира, но существенных результатов достичь пока не удалось. Однако в природе существует экономный процесс разложения молекул воды на водород и кислород. Протекает он при фотосинтезе. При этом атомы водорода участвуют в формировании органических молекул, а кислород уходит в атмосферу. Ячейка электролизера, разработанная Ф.Канаревым из Кубанского государственного аграрного университета, моделирует этот процесс.
Сходство с фотосинтезом заключается в том, что ячейка потребляет очень мало энергии. Фактически устройство использует напряжение всего в 0,062 В при силе тока 0,02 А. Ф.Канарев сконструировал две лабораторные модели электролизера: с коническими и цилиндрическими стальными электродами. По замыслу своего создателя, они моделируют годовые кольца ствола дерева. Даже при полном отсутствии электролита на электродах ячейки появляется разность потенциалов около 0,1В. После заливки раствора разность потенциалов возрастает. При этом положительный знак заряда всегда появляется на верхнем электроде, отрицательный — на нижнем. Ячейка низкоамперного электролизера представляет собой конденсатор. Вначале он заряжается при напряжении 1,5-2 В и силе тока, значительно большей 0,02 А, а затем постепенно разряжается под действием происходящих в нем электролитических процессов. И в это время устройство потребляет совсем немного энергии, которую тратит на подзарядку конденсатора. Даже в отключенном от сети приборе электролиз идет еще пять часов, о чем свидетельствует интенсивное бульканье пузырьков газа.
Обе модели электролизера, и с коническими, и с цилиндрическими электродами, работают с одинаковой энергетической эффективностью. Показатель этой эффективности еще предстоит уточнять. Но уже сейчас ясно, что затраты энергии на получение водорода из воды при низкоамперном электролизе уменьшаются в 12 раз, а по самым смелым подсчетам — почти в 2000 раз (т.е. составляют всего от 0,407 до 0,0023 кВт.ч на кубометр водорода). По мнению Ф.Канарева, предложенный им метод получения дешевого водорода из воды можно будет использовать для создания промышленных электролизеров, которые найдут применение в будущей водородной энергетике.